4.5.5.1 水電站投資及運營的費用

    1.水電站的投資

    一般包括永久性建筑工程（例如大壩、溢洪道、輸水隧洞等）、機電設備的購置和安裝、臨時工程及庫區移民安置等費用所組成。從水電工程基本投資的構成比例看，永久性建筑工程約占32%～45%；機電設備購置和安裝費約占18%～25%；臨時工程投資約占15%～20%，其中主要為施工隊伍的房建投資和施工機械的購置費等；庫區移民費和水庫淹沒損失補償費以及其它費用共約占10%～35%。由于水電站一般遠離負荷中心地區，輸變電工程的投資有時可能達到水電站本身投資的30%以上。

    水電站單位千瓦投資與電站建設條件關系很大，50年代平均約為1000元左右，后來由于水電站開發條件逐漸困難，庫區移民安置標準適當提高，施工機械化程度不斷增加，加上物價水平不斷上升等原因，60年代約為1500元左右，70年代約為2000元左右，80年代約為3000元左右。90年代，長江三峽水利工程開工建設，三峽水電站樞紐工程投資，以1993年5月末價格水平為基準，批復三峽工程靜態投資概算合計1352.66億元，其中：樞紐工程500.9億元，輸變電工程322.74億元，移民資金529.02億元；該工程建設周期長，根據2013年長江三峽工程竣工財務決算草案審計結果，竣工決算為樞紐工程投資為871.95億元人民幣，輸變電工程投資為344.28億元人民幣，工程建設投資合計為1216.23億元人民幣；移民資金856.53億元人民幣，工程合計總投資為2072.76億元人民幣，三峽電站裝機容量達到2250萬千瓦，折合單位千瓦投資為9212元人民幣，這主要是由于三峽移民投資較高。

    同比建設白鶴灘、向家壩和溪洛渡水電站的技術經濟指標十分優越，主要表現在工程總投資較低。白鶴灘水電站總投資840億人民幣，裝機容量1600萬千瓦，單位千瓦投資為5250元人民幣；溪洛渡工程總投資792億元，總裝機容量為1260萬千瓦，單位千瓦投資為6286元；向家壩水電站總投資434億人民幣，裝機容量600萬千瓦，單位千瓦投資為7233元人民幣。

    由于在水電項目中，水庫移民投資是控制工程總投資的一個主要因素。溪洛渡和向家壩兩個水電站發電容量總和略大于三峽，靜態總投資僅1200多億元，水庫移民人數僅10萬人左右，相當于三峽工程移民總數的1/10，由于水庫移民投資所占的比例小，兩座電站單位千瓦投資和造價同目前國內在建和今后擬建的大型水電工程項目相比，經濟指標優越。按當前正常建設條件下，國內水電站的單位千瓦投資平均約為10000元人民幣左右，即10000元/kW。

    2.水電站的年運行費

    水電站維持正常運行所需的年運行費包括下列幾個部分：

    （1）大修理費：一般每隔二、三年對主要的建筑物和機電設備進行一次大修理，大修理所需費用從每年的電費收入中提存一部分費用作為基金供大修理時使用。

     1%計大修理費=固定資產原值×大修理費率

    （2）維修費：對其建筑物及機電設備進行經常性的檢查、維護與保養所需的費用。

    （3）材料費：指庫存材料和加工材料的費用。

    （4）工資：包括基本工資和附加工資、各種津貼和獎金等，按職工編制計算。

    （5）水費：電廠發電按所用的水量和發電水價計算的水費，應向水庫管理處或其主管單位繳付。發電用水的水價應與發電、灌溉等各部門綜合利用水量的水價不同。汛期內水電站增發電量的水價更低廉些。

    （6）其他費用：包括勞保費、行政管理費、辦公費、差旅費等。

    以上各種費用可根據電力工業有關統計資料結合本電站的具體情況計算求出。當缺乏資料時，為了便于初步估算，常用總投資的百分率計算，水電站年運行費可按其投資或造價的1%~2%估算，即每單位千瓦年運行費為100~200元，大型電站取較低值，中小型電站取較高值。

    3.水電站的年費用

    為了綜合反映水電站所需的費用（包括一次性投資和經常性年運行費）的大小，常用年費用表示。

    （1）當進行靜態經濟評價時，水電站年費用為基本折舊費與年運行費之和；基本折舊費=固定資產原值×基本折舊率

    當采用直線折舊法并不計殘值時；基本折舊率為：基本折舊率=1/折舊年限；折舊年限一般采用經濟壽命。假設水電站主要建筑物的經濟壽命定為50年，則其基本折舊率為2%；假設水電站機電設備的經濟壽命為25年，則其基本折舊率為4%，余類推。

    水電站的發電成本包括基本折舊費與年運行費兩大部分，即為水電站的年費用。

    （2）當進行動態經濟評價時，水電站年費用NF水為本利年攤還值（資金年回收值）與年運行費之和，即年費用NF水=水電站造價現值×[A/P， i， n]+年運行費

    當進行國民經濟評價時，式中造價現值與年運行費均應按影子價格計算，i為社會折現率；當進行財務評價時，則按現行價格計算，i為行業基準收益率；n為水電站的經濟壽命；[A/P，i，n]為本利攤還因子（或稱資金回收因子）。

    4.5.5.2 2013和2014年的維護總費用

    截至2013年末，全國水電總裝機2.8億千瓦，同比增長12.3%；截至2014年年底，水電總裝機達3.02億千瓦，占全國全部電力裝機容量的22.2%，水電年發電量超越萬億大關，達到1.06萬億千瓦時；截至2015年底，我國水電總裝機容量已達3.19億千瓦，年發電量1.11萬億千瓦時，裝機容量和發電量均居世界第一，中國毫無懸念地已成為全球最大的水電國家。

    水電站年運行費可按其投資或造價的1%～2%估算。目前水電站的單位千瓦平均投資約為10000元人民幣，可知每單位千瓦年運行費為100~200元，即100~200元/kW，大型電站取較低值，中小型電站取較高值。我國大型水電站裝機占比達63.1%，中小型水電站裝機占比僅為36.9%，計算可知我國水電站維護費用為137元/kW，2013年我國水電站維護費用為383.6億元人民幣，2014年我國水電站維護費用為413.7億元人民幣，2015年我國水電站維護費用為437億元人民幣。

    4.5.5.3 加厚鋼板和非加厚鋼板的差價（腐蝕裕量）、混凝土和高性能混凝土的差價

    1.鋼結構腐蝕裕量差價

    當采用腐蝕裕量作為防腐蝕手段時，不可避免的將增加材料用量，也就增加的了投資金額。以30萬kW機組為例，材料為耐磨性較好的馬氏體不銹鋼0Cr13Ni5Mo為例，當流速為10m/s時，腐蝕速率為7gm-2h-1（當流速為5m/s，腐蝕速率為4gm-2h-1），設計使用年限為50年，30萬kW機組中最易腐蝕的面積為蝸殼685m2和頂蓋313m2，共計腐蝕面積998 m2。

    （1）當流速為10m/s時：

    材料腐蝕裕量：7×998×24×365×50=3059.9噸

    材料價格：17元/公斤×3059868公斤=5201.8萬元

    （2）當流速為5m/s時：

    材料腐蝕裕量：4×998×24×365×50=1748.5噸

    材料價格：17元/公斤×1748496公斤=29724.4萬元

    由上述計算可知，在不考慮重量增加導致其余設施費用增加的基礎上，即使水流以10m/s的速度，30wkW機組僅蝸殼和頂蓋因腐蝕裕量增加的材料費用也高達5201.8萬元，可見，單純采用腐蝕裕量并不是最優的防腐蝕的方式方法。

    2.混凝土和高性能混凝土的差價

    水工混凝土是大型水利水電工程中最主要的建筑材料。水工混凝土常用于水上、水下和水位變動區等部位，因此水工混凝土經常暴露在大氣與水之中，將受到水流的沖刷、日曬和雨、雪、風、霜、水的侵蝕以及冰凍、干濕、酸堿等作用。一般情況下，設計時可根據結構所處的環境類別提出相應的耐久性要求。水工混凝土結構所處的環境條件類別劃分為四類，針對不同環境類別，規定了不同的環境條件下混凝土最低強度等級、最大水灰比和最小水泥用量，這些規定與混凝土結構的耐久性關系極大。

    水工混凝土除應滿足混凝土的一般要求外，因其用途不同，技術要求也有所不同。常與環境水相接觸時，一般要求具有較好的抗滲性；在寒冷地區、特別是在水位變動區應用時，要求具有較高的抗凍性；與侵蝕性的水相接觸時，要求具有良好的耐蝕性；在大體積構筑物中應用時，為防止溫度裂縫的出現，要求具有抵熱性和低收縮性；在受高速水流沖刷的部位使用時，要求具有抗沖刷、耐磨及抗氣蝕性等。

    由于水工混凝土所處部位不同，技術要求也不同。因此，在同一建筑物中，常常需要澆筑幾種不同要求的混凝土，有時在同一澆筑塊中，也可能同時澆筑兩種不同的混凝土。在不少情況下，水工混凝土的主要問題，往往不是設計要求的抗壓強度而是受其他性能所控制，只要其他性能滿足要求，設計要求的抗壓強度一般是容易滿足的。

    例如：大體積壩要求低熱性，但外表部分又同時要求抗凍性。在這種情況下，只好內部澆筑低熱性混凝土，外部澆筑抗凍性而同時具有低熱性的混凝土。但是，為了施工上的方便，不應該把同一建筑物的混凝土種類分得太多太細，而應盡量能把不同要求的混凝土統一起來，以減少同一建筑中混凝土的種類。長期的實踐證明，在水工混凝土中摻入具有減水、緩凝及增加耐久性的外加劑，如木質素磺酸鹽減水劑、糖蜜塑化劑、松香皂引氣劑（在有抗凍性要求的地區或部位必須摻入），以及摻入適量的優質摻合料，如粉煤灰等，對改善混凝土拌合物的和易性及提高耐久性都具有明顯效果。

    白山發電站建筑物樞紐主要由混凝土重力拱壩、泄洪建筑物、一期右岸地下廠房和二期左岸地面廠房組成。混凝土重力拱壩壩頂高程423.5m，最大壩高149.5m，壩頂弧長676.5m，為單曲三心圓拱壩，中部小半徑320m，兩翼大半徑770m，壩頂寬9~12m，壩底寬63.7m，寬高比為0.425。泄洪建筑物為4個12m×13m（寬×高）的堰頂溢流孔和3個出口控制斷面、為6m×7m的深泄水孔。混凝土總量：231.7萬立方米，鋼材用量：7.38萬噸，水泥用量：67.1萬噸。

    以混凝土用量為參考：231.7萬立方，普通混凝土的價格C20：280元/立方，C25：300元/立方；要抗滲抗凍性能要求的混凝土比普通混凝土的價格大約高出50~100元/立方，約為350~400元/立方。水工高性能混凝土與普通混凝土差價：（400-300）元/方×231.7萬方=2317萬元。

    可見，白山發電站混凝土材料差價可多達2317萬元。

    4.5.5.4 使用涂料的數量和總費用

    水電站建設一般包括發電機組用鋼、建筑工程結構用鋼、土建工程用鋼等。發電機組用鋼主要包括硅鋼、磁軛鋼板和磁極鋼板等。壓力引水鋼管一般采用單管引水，壓力引水鋼管要求強度較高，多采用低合金鋼鋼板。大部分鋼結構表面均需采用涂料進行腐蝕防護涂裝，許多部位甚至需要采用重防腐涂料。

    常用的重防腐涂料有：富鋅底漆、環氧樹脂涂料、聚氨酯樹脂涂料、丙烯酸樹脂涂料、氯化橡膠類涂料、玻璃鱗片涂料、環氧樹脂粉末涂料、氟碳涂料、聚硅氧烷涂料、聚脲等等，其中環氧樹脂涂料往往與富鋅底漆配套使用，適用于工業生產中嚴重腐蝕環境。每年世界上約有40%以上的環氧樹脂用于制造環氧涂料，其中大部分用于防腐領域。環氧防腐涂料是目前世界上應用最為廣泛、最為重要的重防腐涂料之一。在我國重防腐涂料品種結構中，環氧類也是居于首位，占33%-39%；聚氨酯類次之，占22%-27%；富鋅底漆占11%-17%；丙烯酸類和氯化橡膠類各占11%-16%；氟碳類占3.3%-6.6%；聚硅氧烷類占1.1%-2.2%；其他類（如聚脲等）占1.1%-2.2%。上述重防腐涂料可以組成多種配套體系，工程防護也可分為單層、底面雙層和底中面三層三種涂裝體系，不同的涂料配套體系和涂裝體系，防護性能差異很大。

    錦屏二級水電站設計運行水頭288m，最大水頭318.8m，總裝機容量8 × 600MW，是雅礱江干流梯級開發中裝機規模最大的高水頭、大容量引水式電站， 也是我國“西電東送”的重要組成部分。電站高壓管道采用單機單管布置，共有 8條高壓管道，均采用全鋼板襯砌結構形式。壓力鋼管設計內徑6.5m，單管長度540m～584m，單管最大流量232.5m3/s，管內最大流速約7.0m/s，合同工程量約2.5萬t。其單項壓力鋼管制造安裝和防腐工程量，均為目前國內同類水電站之首。壓力鋼管內壁采用厚漿型無溶劑超強耐磨環氧重防腐蝕涂料（雙組份噴涂型），防腐涂料技術要求底漆、面漆均采用無溶劑厚漿型超耐磨環氧涂層（料），底漆漆膜厚度（干）≥400μm，面漆漆膜厚度（干）≥400μm，總干漆膜厚度（底漆+面漆）不小于800μm，防腐面積約 9.2萬m2；外壁采用無機改性水泥砂漿，涂層厚度500μm，防腐面積約14.0萬m2。

    環氧重防腐蝕涂料每公斤的涂布面積約為4~5平方米，800um的涂層厚度每平米材料價格約為25元，錦屏二級水電站僅壓力鋼管內壁防腐蝕涂料的總費用就達到：9.2×25=230萬元。

    三峽電站大壩混凝土澆鑄1600萬m3，加輔助設施2800萬m3，共使用鋼材32.3萬t（扣除永久性鋼結構）；龍灘電站總裝機630萬千瓦，大壩混凝土澆筑800 m3，含鋼結構安裝共用鋼20 萬噸。根據三峽電站、龍灘電站等水電站裝備用鋼的分析，每萬千瓦水電裝機耗鋼約320噸（ 含水輪機組、發電機組、永久性鋼結構如船閘、閘門、引水管道，但不含大壩、廠房及輔助土建設施），即用鋼量為32kg/kW。

    2013年我國水電裝機容量增量為3112萬千瓦，2014年我國水電裝機容量增量為2181萬千瓦；2013年水電用鋼量為99.6萬噸，2014年水電用鋼量為69.8萬噸。全國統一定額里，每噸鋼材折算為面積是58平方/噸，可知2013年我國水電站需要涂裝的鋼材面積為5776萬平方米，2014年我國水電站需要涂裝的鋼材面積為4048萬平方米。

    按照常用的環氧類配套涂料計算，每平米用量0.6kg，2013年水電工程新增鋼結構涂料用量可達3.5萬噸，2014年水電工程新增鋼結構涂料用量可達2.4萬噸。每公斤涂料價格按18元計算，2013年和2014年水電工程涂料的總費用分別為62.38億元人民幣和43.72億元人民幣。

    4.5.5.5 外加劑使用

    水工混凝土常用的外加劑種類主要有減水劑、緩凝劑、引氣劑以及各種復合性的外加劑， 如緩凝減水劑或緩凝高效減水劑、早強減水劑、引氣減水劑。根據特殊需要，也摻用其它種類的外加劑，如泵送劑、防水劑、防凍劑等等，可根據混凝土的不同需要進行選用。

    以往水工混凝土使用的減水劑一般是紙漿廢液、木鈣、糖蜜一類的普通減水劑，減水率不高，一般為5%～10%。隨著對水工混凝土質量要求的提高，對減水劑的質量要求也越來越高。二灘、三峽等大型水電工程大量應用的萘系高效減水劑，減水率高達20%～30%， 主要用來配制高強度和高流態混凝土或是需大幅度減少用水量的混凝土。

    現在水利水電工程中具有兩種以上主要功能的復合外加劑應用更廣泛，如緩凝減水劑同時具有緩凝和減水功能，引氣減水劑同時具有引氣和減水功能。許多水電工程，特別是三峽工程，將兩種外加劑復合使用，如緩凝高效減水劑和引氣劑復合，同時具有高效減水、引氣、緩凝作用，取得了很好的效果，既滿足了大倉面澆筑混凝土緩凝的要求，又達到了減水和提高耐久性的目的。